思维是物理学习的“引擎”

李全备

对个人综合素质和能力的培养越来越来得到社会和学校的重视，其原因无外乎是当今社会生产力水平对个人这方面的要求越来越高，只有具备了社会需要的才能紧跟社会发展步伐，并发挥自身的价值，为社会发展贡献力量.综合能力的核心，当属思维能力，它就是“渔”.高中学生处于思维最活跃的时期，同时也是黄金发展期，其可塑性和变化性不可量化，其相对于初中时期，抽象思维也有长足进化，因此，教师如果能够抓住机培养学生的思维能力，学生将会受益无穷.

高中物理作为典型的理科科目，其涉及数字、计算、逻辑、推理等，教师必须培养学生的思维能力才能帮助学生学好物理，学通物理，并能使其在日常生活中学会应用物理学知识.由此可见，做好对学生思维能力的培养工作意义重大.那么什么样的思维能力是高中物理学习过程中需要培养的呢？这些思维能力又能在高中物理学习中掀起怎样的“波澜”呢？这是本文要探讨的问题，希望自身的教学实践探索能对广大教生在教学物理的过程中有所帮助.

1.极限思维

极限思维是物理学中很重要的一种思维能力，伟大的物理学家伽利略利用了这种思维非正式地提出了“惯性定律”（见教材内容）.其实极限思维就是一种极限假设，即将所思考的问题及其条件进行合理的假设，当假设的某些情况到达极限的时候，通向答案的“坦途”就显现出来.掌握极限思维有助于缩短解题时间，提高解题效率，能于千军万马之中取敌项上首级若探囊取物一般的神奇之处.下面就举例说明.

例1 如图1所示，在不光滑的水平地面上停着一辆有四分之一圆弧的小车，质量为m的小球从静止开始由车的顶端无摩擦滑下，且小车始终保持静止状态.试分析，当小球运动到什么位置时，地面对小车的静摩擦力最大？最大值为多少？

图1解析 假设小车上的圆弧半径为R，当小球运动到所受支持力与竖直方向夹角为θ时，速度为v，根据已知条件有：

mv2/2=mgRcosθ①

Nmgcosθ=mv2/R②

①②联立解得小球对小车的压力为：

N′=N=3mgcosθ

其水平分量为

Nx′=3mgcosθsinθ=32mgsin2θ

由平衡条件可知道，地面对小车的静摩擦力水平向右，其大小为f=N′x=32mgsin2θ

已知sin2θ最大值为1，故当sin2θ=1，即θ=45°时，f取得最大值，即fmax=32mg

2.逆向思维

一般而言，人们习惯按着正方向的思维过程思考问题，这样当然可以解决很多问题，不过事实上也存在很多情况，正向思维会陷入深潭而无法寻到出路，物理学中这样的例子不胜枚举.如果固执地选用正向思维而导致 “山重水复”时，不妨逆转思维，从反方向上考虑，说不准会“柳暗花明”，使乾坤倒转.

例2 做匀减速直线运动直到静止的物体，在最后三个连续相等的时间内通过的位移比是 .

解析 匀减速直线运动直到静止的运动情景可以等同为初速度为零的匀加速直线运动，由初速度为零的匀加速直线运动在最初的三个连续时间内通过的位移比为1∶3∶5，所以此题应该为5∶3∶1.

3.模型思维

物理模型是人们在生活、生产、实验中为了探寻物体运动和变化的奥秘，运用物体学特有的思维方式和实验手段、不断提炼、抽象、概括总结出的理论模型，它连接着物理理论和物理世界.运用这些物理模型能够很好地帮助我们认识物体的运动和变化，提高自身对事物的认识和研究能力，为发现和创造新事物提供强有力的理论支持.

对于这种有关物理模型的问题，模型思维即是突破口.高中学生正在经历从具体运算模式向形式运算模式的转变，这个过程中学生需要通过观察、归纳、抽象、总结等建立一系列的物理模型，因此，培养学生的模型思维也就十分重要且必要.

物理学中有许多典型的物理模型，下面就举一例说明模型思维在解题中的应用.

例3 利用传感器和计算机可以测量快速变化物理量的瞬时值，图2所示是用这种方法获得的弹性细绳中拉力F随时间t变化的图线.实验时，把小球举到悬点O处，然后放手让小球自由落下，由图线所提供的信息可以判断（ ）.

图2A.绳子的自然长度为gt21/2

B.在t2时刻小球的重力的功率最大

C.0～t2时刻内小球处于失重状态

D.t1时刻到t2时刻小球的速度先增大后减小

解析 从图像看到0～t1，拉力为0，小球做自由落体运动，所以h= gt21/2，h恰好为绳长，A项正确.当小球受到重力和拉力平衡时，小球的速度达到最大值，此刻应该在t1时刻与t2时刻之间，而图像上t2时刻，拉力F达到最大值，即说明小球在最低点，所以B、C两项错误，D项正确.

模型解读 本题是弹簧模型的应用（弹性细绳就相当于“只有拉力的弹簧”）.弹簧的力学特征：弹簧既可以被拉伸也可以被压缩，还可能不伸不缩，所以遇到这类问题时首先要判断弹簧的形变情况.本题中的弹性细绳只能提供拉力，故而其图像只有t轴上方部分.

对个人综合素质和能力的培养越来越来得到社会和学校的重视，其原因无外乎是当今社会生产力水平对个人这方面的要求越来越高，只有具备了社会需要的才能紧跟社会发展步伐，并发挥自身的价值，为社会发展贡献力量.综合能力的核心，当属思维能力，它就是“渔”.高中学生处于思维最活跃的时期，同时也是黄金发展期，其可塑性和变化性不可量化，其相对于初中时期，抽象思维也有长足进化，因此，教师如果能够抓住机培养学生的思维能力，学生将会受益无穷.

高中物理作为典型的理科科目，其涉及数字、计算、逻辑、推理等，教师必须培养学生的思维能力才能帮助学生学好物理，学通物理，并能使其在日常生活中学会应用物理学知识.由此可见，做好对学生思维能力的培养工作意义重大.那么什么样的思维能力是高中物理学习过程中需要培养的呢？这些思维能力又能在高中物理学习中掀起怎样的“波澜”呢？这是本文要探讨的问题，希望自身的教学实践探索能对广大教生在教学物理的过程中有所帮助.

1.极限思维

极限思维是物理学中很重要的一种思维能力，伟大的物理学家伽利略利用了这种思维非正式地提出了“惯性定律”（见教材内容）.其实极限思维就是一种极限假设，即将所思考的问题及其条件进行合理的假设，当假设的某些情况到达极限的时候，通向答案的“坦途”就显现出来.掌握极限思维有助于缩短解题时间，提高解题效率，能于千军万马之中取敌项上首级若探囊取物一般的神奇之处.下面就举例说明.

例1 如图1所示，在不光滑的水平地面上停着一辆有四分之一圆弧的小车，质量为m的小球从静止开始由车的顶端无摩擦滑下，且小车始终保持静止状态.试分析，当小球运动到什么位置时，地面对小车的静摩擦力最大？最大值为多少？

图1解析 假设小车上的圆弧半径为R，当小球运动到所受支持力与竖直方向夹角为θ时，速度为v，根据已知条件有：

mv2/2=mgRcosθ①

Nmgcosθ=mv2/R②

①②联立解得小球对小车的压力为：

N′=N=3mgcosθ

其水平分量为

Nx′=3mgcosθsinθ=32mgsin2θ

由平衡条件可知道，地面对小车的静摩擦力水平向右，其大小为f=N′x=32mgsin2θ

已知sin2θ最大值为1，故当sin2θ=1，即θ=45°时，f取得最大值，即fmax=32mg

2.逆向思维

一般而言，人们习惯按着正方向的思维过程思考问题，这样当然可以解决很多问题，不过事实上也存在很多情况，正向思维会陷入深潭而无法寻到出路，物理学中这样的例子不胜枚举.如果固执地选用正向思维而导致 “山重水复”时，不妨逆转思维，从反方向上考虑，说不准会“柳暗花明”，使乾坤倒转.

例2 做匀减速直线运动直到静止的物体，在最后三个连续相等的时间内通过的位移比是 .

解析 匀减速直线运动直到静止的运动情景可以等同为初速度为零的匀加速直线运动，由初速度为零的匀加速直线运动在最初的三个连续时间内通过的位移比为1∶3∶5，所以此题应该为5∶3∶1.

3.模型思维

物理模型是人们在生活、生产、实验中为了探寻物体运动和变化的奥秘，运用物体学特有的思维方式和实验手段、不断提炼、抽象、概括总结出的理论模型，它连接着物理理论和物理世界.运用这些物理模型能够很好地帮助我们认识物体的运动和变化，提高自身对事物的认识和研究能力，为发现和创造新事物提供强有力的理论支持.

对于这种有关物理模型的问题，模型思维即是突破口.高中学生正在经历从具体运算模式向形式运算模式的转变，这个过程中学生需要通过观察、归纳、抽象、总结等建立一系列的物理模型，因此，培养学生的模型思维也就十分重要且必要.

物理学中有许多典型的物理模型，下面就举一例说明模型思维在解题中的应用.

例3 利用传感器和计算机可以测量快速变化物理量的瞬时值，图2所示是用这种方法获得的弹性细绳中拉力F随时间t变化的图线.实验时，把小球举到悬点O处，然后放手让小球自由落下，由图线所提供的信息可以判断（ ）.

图2A.绳子的自然长度为gt21/2

B.在t2时刻小球的重力的功率最大

C.0～t2时刻内小球处于失重状态

D.t1时刻到t2时刻小球的速度先增大后减小

解析 从图像看到0～t1，拉力为0，小球做自由落体运动，所以h= gt21/2，h恰好为绳长，A项正确.当小球受到重力和拉力平衡时，小球的速度达到最大值，此刻应该在t1时刻与t2时刻之间，而图像上t2时刻，拉力F达到最大值，即说明小球在最低点，所以B、C两项错误，D项正确.

模型解读 本题是弹簧模型的应用（弹性细绳就相当于“只有拉力的弹簧”）.弹簧的力学特征：弹簧既可以被拉伸也可以被压缩，还可能不伸不缩，所以遇到这类问题时首先要判断弹簧的形变情况.本题中的弹性细绳只能提供拉力，故而其图像只有t轴上方部分.

对个人综合素质和能力的培养越来越来得到社会和学校的重视，其原因无外乎是当今社会生产力水平对个人这方面的要求越来越高，只有具备了社会需要的才能紧跟社会发展步伐，并发挥自身的价值，为社会发展贡献力量.综合能力的核心，当属思维能力，它就是“渔”.高中学生处于思维最活跃的时期，同时也是黄金发展期，其可塑性和变化性不可量化，其相对于初中时期，抽象思维也有长足进化，因此，教师如果能够抓住机培养学生的思维能力，学生将会受益无穷.

高中物理作为典型的理科科目，其涉及数字、计算、逻辑、推理等，教师必须培养学生的思维能力才能帮助学生学好物理，学通物理，并能使其在日常生活中学会应用物理学知识.由此可见，做好对学生思维能力的培养工作意义重大.那么什么样的思维能力是高中物理学习过程中需要培养的呢？这些思维能力又能在高中物理学习中掀起怎样的“波澜”呢？这是本文要探讨的问题，希望自身的教学实践探索能对广大教生在教学物理的过程中有所帮助.

1.极限思维

极限思维是物理学中很重要的一种思维能力，伟大的物理学家伽利略利用了这种思维非正式地提出了“惯性定律”（见教材内容）.其实极限思维就是一种极限假设，即将所思考的问题及其条件进行合理的假设，当假设的某些情况到达极限的时候，通向答案的“坦途”就显现出来.掌握极限思维有助于缩短解题时间，提高解题效率，能于千军万马之中取敌项上首级若探囊取物一般的神奇之处.下面就举例说明.

例1 如图1所示，在不光滑的水平地面上停着一辆有四分之一圆弧的小车，质量为m的小球从静止开始由车的顶端无摩擦滑下，且小车始终保持静止状态.试分析，当小球运动到什么位置时，地面对小车的静摩擦力最大？最大值为多少？

图1解析 假设小车上的圆弧半径为R，当小球运动到所受支持力与竖直方向夹角为θ时，速度为v，根据已知条件有：

mv2/2=mgRcosθ①

Nmgcosθ=mv2/R②

①②联立解得小球对小车的压力为：

N′=N=3mgcosθ

其水平分量为

Nx′=3mgcosθsinθ=32mgsin2θ

由平衡条件可知道，地面对小车的静摩擦力水平向右，其大小为f=N′x=32mgsin2θ

已知sin2θ最大值为1，故当sin2θ=1，即θ=45°时，f取得最大值，即fmax=32mg

2.逆向思维

一般而言，人们习惯按着正方向的思维过程思考问题，这样当然可以解决很多问题，不过事实上也存在很多情况，正向思维会陷入深潭而无法寻到出路，物理学中这样的例子不胜枚举.如果固执地选用正向思维而导致 “山重水复”时，不妨逆转思维，从反方向上考虑，说不准会“柳暗花明”，使乾坤倒转.

例2 做匀减速直线运动直到静止的物体，在最后三个连续相等的时间内通过的位移比是 .

解析 匀减速直线运动直到静止的运动情景可以等同为初速度为零的匀加速直线运动，由初速度为零的匀加速直线运动在最初的三个连续时间内通过的位移比为1∶3∶5，所以此题应该为5∶3∶1.

3.模型思维

物理模型是人们在生活、生产、实验中为了探寻物体运动和变化的奥秘，运用物体学特有的思维方式和实验手段、不断提炼、抽象、概括总结出的理论模型，它连接着物理理论和物理世界.运用这些物理模型能够很好地帮助我们认识物体的运动和变化，提高自身对事物的认识和研究能力，为发现和创造新事物提供强有力的理论支持.

对于这种有关物理模型的问题，模型思维即是突破口.高中学生正在经历从具体运算模式向形式运算模式的转变，这个过程中学生需要通过观察、归纳、抽象、总结等建立一系列的物理模型，因此，培养学生的模型思维也就十分重要且必要.

物理学中有许多典型的物理模型，下面就举一例说明模型思维在解题中的应用.

例3 利用传感器和计算机可以测量快速变化物理量的瞬时值，图2所示是用这种方法获得的弹性细绳中拉力F随时间t变化的图线.实验时，把小球举到悬点O处，然后放手让小球自由落下，由图线所提供的信息可以判断（ ）.

图2A.绳子的自然长度为gt21/2

B.在t2时刻小球的重力的功率最大

C.0～t2时刻内小球处于失重状态

D.t1时刻到t2时刻小球的速度先增大后减小

解析 从图像看到0～t1，拉力为0，小球做自由落体运动，所以h= gt21/2，h恰好为绳长，A项正确.当小球受到重力和拉力平衡时，小球的速度达到最大值，此刻应该在t1时刻与t2时刻之间，而图像上t2时刻，拉力F达到最大值，即说明小球在最低点，所以B、C两项错误，D项正确.

模型解读 本题是弹簧模型的应用（弹性细绳就相当于“只有拉力的弹簧”）.弹簧的力学特征：弹簧既可以被拉伸也可以被压缩，还可能不伸不缩，所以遇到这类问题时首先要判断弹簧的形变情况.本题中的弹性细绳只能提供拉力，故而其图像只有t轴上方部分.